МЕТОДИ І ЗАСОБИ СТВОРЕННЯ СИЛОВИХ НАВАНТАЖЕНЬ.

2.1. Способи випробування конструкцій.

2.2.Випробування конструкцій статичним навантаженням. 2.3.Випробування конструкцій динамічним навантаженням.

Література:

[1] , 116-127,176-184; [2], стор.29-32, 44-46, 54-68.

2.1. Залежно від виду навантаження розрізняють два основні способи випробувань: статичне (під статичним навантаженням) і динамічне (під динамічним).

За величиною навантаження розрізняють два види випробувань: експлуатаційнета руйнівне. Вибір того або іншого навантаження залежить від поставленої мети.

У лабораторних умовах розрізняють натурне випробування, коли досліджується об¢єкт виготовлений в натуральну величину, і випробування моделі.

Щодо точності отриманих результатів необхідно віддати перевагу натурним випробуванням, оскільки під час переводу результатів випробування моделі до дійсних розмірів конструкції можуть виникнути деякі похибки.

Під час випробувань до досліджуваного об¢єкта прикладається статичне або динамічне навантаження. Вибір навантаження, його схема і порядок - важливий етап підготовки експерименту, оскільки від нього залежать працевитрати, можливість виникнення найбільш несприятливого напружено-деформованого стану конструкції.

2.2. Статичне навантаження може створюватися власною вагою якогось матеріалу (пісок, вода), штучними вантажами (в ролі штучних вантажів використовують гирі, металеві відливки й поковки, бетонні та залізобетонні блоки, які перед випробуванням зважують та маркують) або тиском спеціального обладнання (домкрати, камери зі стисненим повітрям).

Для зручності та точності створення навантажень необхідні такі вимоги: короткий період навантаження та розвантаження; простота та легкість цих процесів; швидкість та точність визначення під час випробування.

Навантаження визначається вагою вантажу, що використовується: при навантаженні водою - масою води; під стисненим повітрям - тиском повітря, що фіксує манометр; при навантаженні гідродомкратами - тиском масла в системі, який вимірює манометр. Ефективний спосіб визначення зовнішнього навантаження - встановлення динамометрів стиснення або розтягу між досліджуваною конструкцією та навантаженням. Динамометри (рис.46) можуть бути механічними або електромеханічними. Механічні побудовані на залежності між зусиллям та деформацією пружини. Деформація пружини перетворюється в кутове переміщення стрілки циферблата індикатора годинникового типу.

Електромеханічні динамометри складаються з пружного сталевого стрижня, на який наклеєний тензорезистор. Відлік інформації ведеться за допомогою будь-якого реєструвального тензометричного приладу.

Рис. 46. Динамометри: а - динамометри розтягу; б - зразковий динамометр Токаря Н.Г.; в - динамометри стику; г - електромеханічні динамометри; 1 - серга; 2 - шкала; 3 - пружна замкнута рама; 4 - індикатор; 5 - пружний елемент; 6 - тензорезистори

В лабораторних умовах під час випробування моделей чи зразків матеріалів використовують стандартне пресове обладнання та розривні машини, що поділяються на два типи: машини з жорстким навантаженням, у яких задається режим деформування, і машини з м¢яким навантаженням, де задається закон зміни силового навантаження. Останній тип машин вважається за кращий.

В натурних експериментах конструкцій зосереджені навантаження найпростіше створити підвішуванням вантажів, при цьому діюче навантаження не залежить від прогину конструкції, однак цей спосіб досить громіздкий. Запропонована схема не є безпечною, оскільки дослідник вимушений знаходитися під навантаженою конструкцією.

Для прикладання зосереджених навантажень раціональніший спосіб натягу. При використанні натяжних пристроїв немає потреби зважувати і переміщувати вантаж; напрям прикладених зусиль може бути довільним; необхідне обладнання досить компактне; можлива швидка зміна рівня навантаження; регульоване зняття навантаження.

Рис. 47. Спосіб підвішування вантажу: 1 - ферма; 2 - підвіска; 3 - вантаж

Рис. 48. Спосіб натягу: 1 - ферма; 2 - підвіска; 3 - динамометр; 4 - блок; 5 - агрегат

Для цього в ланцюг натяжного пристрою можна ввести динамометр, що фіксує величину навантаження. Недоліками методу є необхідність у випадку одночасного прикладання декількох навантажень постійно регулювати зусилля, чутливість навантаження до розвитку пластичних деформацій у конструкції під довготривалим навантаженням. Однак цих недоліків можна позбутися під час автоматизованого контролю за допомогою мікропроцесорної техніки.

Системи з натяжними пристроями за принципом роботи є механізмами з жорстким завантаженням, а з підвішеними вантажами - з м¢яким навантаженням.

За схемою рис. 48 можна імітувати розподілене навантаження, використовуючи зосереджене. Щоб забезпечити 10%-у похибку за моментами в середині прольоту при рівномірно розподіленому навантаженні, його можна замінити трьома зосередженими силами. Забезпечення 5%-ї похибки вимагає прикладання чотирьох зосереджених сил по всій довжині прольоту.

Досить часто навантаження створюють гідравлічними домкратами. У вітчизняній практиці широко використовують вантажні домкрати ДГ-200, ДГ-100, ДГ-50.

Рис.49. Схема гідравлічного домкрата ДГ-100м: 1 - циліндр; 2 - штуцер для шланга; 3 - манжети; 4 - складний плунжер; 5, 6 - отвори для виходу повітря; 7 - обмежувальна гайка; 8 - сферична опора; 9, 12 - робочі порожнини; 10 - нерухомий поршень; 11 - порожнистий шток

Метод створення зусиль гідравлічними домкратами є найбільш індустріальним. Але, як правило, потребує силової підлоги (силова підлога це потужна залізобетонна плита, у верхній частині якої урівень з поверхнею встановлені шини, надійно заанкеровані у тілі бетону. Шини можуть бути виконані у вигляді металевої коробки з прорізом. У проріз вставляються болти, до яких кріпиться об¢єкт, що випробовується і силове обладнання). Він вигідно відрізняється малогабаритністю, простотою створення і регулювання зусиль, можливістю прикладання їх у будь-якому напрямі. На практиці використовують гідравлічні домкрати, які можуть створювати навантаження до 1000 кН та групові насосні установки з електричним або (при невеликих навантаженнях) ручним приводом.

У проектному положенні найчастіше випробування проводять з використанням штучних вантажів (рис. 50, в). При цьому можна створити довільний закон розподілу навантаження по площі конструкції. Однак ширина кожного стовпчика не повинна перевищувати 1/6 прольоту конструкції, що випробовується, між стовпчиками повинен бути зазор не менше ніж 50 мм.

При випробуванні конструкцій з горизонтальною поверхнею та рівномірним розподілом навантаження як вантаж можна використовувати воду (рис. 50, е). Цей спосіб має ряд переваг: рівномірність прикладання і можливість точного визначення навантаження, плавність завантаження та розвантаження. Недоліком є те, що випробування таким способом можна проводити лише при температурі віще 0°С. Рівномірно розподілене навантаження можна створити за допомогою тиску повітря (рис. 50, г). Для цього на поверхню конструкції вкладаються повітронепроникні мішки, які поміщують в парусинові чохли. Над мішком створюється жорсткий навіс, а потім за допомогою стисненого повітря в мішках створюється необхідний тиск.

Рис. 50. Способи створення статичного навантаження: а, б - випробування ферми; в - навантаження балки штучними вантажами; г - навантаження повітряною або водяною ємністю; д - випробування балки на стаціонарному стенді з силовою підлогою; е -навантаження водою, яка розміщена в ємність із дерев¢яних щитів з водонепроникною плівкою; 1 - конструкція, що випробовується; 2 - домкрат; 3 - тяги; 4 - балка; 5 - стояки; 6 - штучні вантажі; 7 - підставки; 8- камера із резини; 9 - швелери; 10 - силова підлога; 11 - водонепроникна плівка; 12- дерев¢яні щити

Випробування конструкцій проводять на спеціальних стендах. Вони можуть бути стаціонарними та тимчасовими. Стенди повинні мати опори для конструкцій, що випробовуються, і для домкратів, а також облаштування для кріплення вимірювальних приладів.

На рис. 51-53 представлені можливі варіанти випробування кроквяних балок з різними способами завантаження.

2.3. На конструкцію під час експлуатації діють динамічні навантаження, тобто такі, в яких міняється або величина або точка прикладання. Розрізняють три основні види динамічних навантажень:

- нерухоме вібраційне, що прикладене в одній точці. Воно виникає в результаті роботи різних механізмів з неврівноваженими масами;

- ударне в якійсь визначеній точці. Таке навантаження може виникати при падінні різних тіл, під час роботи копра, молота тощо;

- рухоме вібродинамічне, що являє собою комбінацію вищезгаданих двох видів, точка прикладання якого міняється.

Рис.51. Випробування кроквяної балки за допомогою динамометру з натяжним пристроєм: 1 - досліджувана конструкція; 2 - опорні траверси по верхньому поясу; 3 - плити покриття; 4 - тяги; 5 - траверси; 6 - вантаж, від ваги якого в балці виникають контрольні зусилля; 7 - динамометр розтягу з натяжним пристроєм; 8 - страхувальні пристрої

Рис. 52. Випробування кроквяної балки підвішуванням платформ із вантажами: 1 - балка; 2 - опорні траверси по верхньому поясу; 3 - плити покриття; 4 - підвіски із арматурної сталі; 5 - платформи для вантажів; 6 - нерухома опора для платформи; 7 - блоки для страхування; 8 - штучні вантажі; 9 - пристрої для страхування

Рис. 53. Випробування кроквяної балки гідродомкратами: 1 - дослідна конструкція; 2 - опорні траверси по верхньому поясу; 3 - плити покриття; 4 - тяжі; 5 - траверси; 6 - анкерні пристрої (блоки, фундаменти під обладнання, гвинтові палі); 7 - гідродомкрати з насосною станцією; 8 - пристрої для страхування

Динамічні випробування характеризуються досить швидкою зміною інтенсивності зовнішніх навантажень в часі або просторі, при цьому виникають сили інерції. Під час динамічних випробувань визначають параметри, що оцінюють напружено-деформований стан конструкції: амплітуду, частоту, швидкість коливань, їх затухання, а також деформацію.

На рис. 54 показані способи створення динамічної дії на конструкції. Найбільш часто використовують ударне або вібраційне навантаження.

Ударне навантаження можна створити вільним падінням вантажу на конструкцію. Однак при цьому вантаж разом з конструкцією приходить у коливальний рух і впливає на частоту власних коливань останньої. Цього недоліку позбавлена схема, коли вантаж підвішений до конструкції. Його в потрібний момент миттєво знімають. Звільнена від навантаження конструкція починає вільно коливатись. Недоліком такої схеми є те, що необхідно збільшувати вагу вантажу.

В практиці є випадки, коли виникає потреба у горизонтальних ударних навантаженнях. Тут можна використовувати стандартну установку - копер. В останній час для цього почали застосовувати піропатрони невеликої потужності.

Для створення і передачі конструкції різних за напрямком, частотою та амплітудою вимушених коливань, а також моменту змінної величини і напряму використовують спеціальну установку - вібромашину.

Рис. 54. Способи створення динамічної дії: а - таран; б - скидання вантажу (горизонтальне навантаження); в - скидання вантажу на конструкцію (вертикальне навантаження); г, д - зворотній удар-обрив відтяжки; е - вібродомкрат; є - вібромашина: 1 - конструкція, що випробовується; 2 - підвіска; 3 -вантаж; 4 - пісок; 5 - місце обриву в відтяжці; 6 - анкер; 7 - масло; 8 - плунжерний барабан; 9 - гідропульсатор; 10 - маси з ексцентриками, що обертаються; 11 - станина

Вібромашина складається з парної кількості дисків з дзеркально розташованими неврівноваженими масами, що обертаються в різні боки. Обертання здійснюється електродвигуном, кількість обертів якого і, відповідно, частота вимушених коливань конструкції міняються у широких межах. Під час обертання дисків виникають відцентрові сили, які можна розкласти на вертикальну і горизонтальну складові. Горизонтальні в будь-який момент часу напрямлені в протилежні боки і взаємно врівноважуються. Вертикальні додаються і створюють пульсуючу силу, величина якої змінюється за законом синуса.

Вібромашина такої конструкції може створювати навантаження від нуля до Р. Регулювати вібраційну силу, створювану машиною, можна змінюючи неврівноважені маси та радіус їх кріплення на дисках.

АПАРАТУРА І МЕТОДИ РЄЄСТРАЦІЇ РЕЗУЛЬТАТІВ СТАТИЧНИХ І ДИНАМІЧНИХ ВИПРОБУВАНЬ

3.1. Прилади для вимірювання лінійних переміщень. Геодезичні методи вимірювання лінійних переміщень. Визначення кутових переміщень.

Література:

[1], стор. 32-44; [2], стор. 100-107.

Статичні випробування характеризуються дуже повільною зміною інтенсивності зовнішнього навантаження в часі і просторі без урахування сил інерції. Тут встановлюють параметри напружено-деформованого стану конструкції для визначення деформацій, переміщень, напружень, моменту утворення і величини розкриття тріщин, форми і характеру вичерпання міцності.

Для вимірювання цих параметрів застосовують механічні, електромеханічні й електричні прилади. Найбільш точними, що вимірюють параметри в багатьох точках, дистанційно, автоматично та з мінімальними затратами, вважають електричні. Вони дозволяють повністю автоматизувати процес випробування, здійснити обробку та аналіз результатів за допомогою сучасної комп¢ютерної техніки.

Механічні прилади менш точні, під час їх використання неможливо дистанційно знімати покази вимірів, їх застосування вимагає додаткових заходів з техніки безпеки, процес випробування більш довготривалий і трудомісткий. Але іноді, особливо за необхідності швидкого отримання експериментальних даних, механічні прилади успішно застосовують у практиці.

3.1. Вимірювання відносного переміщення фіксованих точок на поверхні конструкції або переміщення точок відносно нерухомої основи може проводитися механічними приладами.
Читайте також:
ACCESS. СТВОРЕННЯ ЗВІТІВ
ACCESS. СТВОРЕННЯ ФОРМ
L2.T4/1.1. Засоби періодичного транспортування штучних матеріалів.
L2.T4/1.2. Засоби безперервного транспортування матеріалів. Транспортери.
L2.T4/1.3. Засоби дозування сипучих матеріалів.
L3.T4/2. Засоби переміщення рідин.
V Засоби навчання
А. Створення власної папки.
Автоматизація водорозподілу на відкритих зрошувальних системах. Методи керування водорозподілом. Вимірювання рівня води. Вимірювання витрати.
Автоматичне і ручне створення об’єктів.
Агрегативна стійкість, коагуляція суспензій. Методи отримання.
Адаптація законодавства України до законодавства ЄС - один із важливих інструментів створення в Україні нової правової системи та громадянського суспільства

Переглядів: 1650

<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>

Випробування можна проводити у лабораторіях і в реальних умовах як на моделях, так і на реальних об'єктах | Питання до контрольно роботи № 2

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.